The Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) has designed a Hybrid-Low Power Research Reactor (H-LPRR) which can be used for critical assembly and conventional research reactor as well. It is an open tank-in-pool type research reactor (Thermal Power: 50 kWth) of which the most important applications are Neutron Activation Analysis (NAA), Radioisotope (RI) production, education and training. There are eight irradiation holes on the edge of the reactor core: IR (6 holes for RI production) and NA (2 holes for NAA) holes. In order to quantify the elemental concentration in target samples through the Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA), it is necessary to measure neutron spectrum parameters such as thermal neutron flux, the deviation from the ideal 1/E epithermal neutron flux distribution (α), and the thermal-to-epithermal neutron flux ratio (f) for the irradiation holes. In this study, the MCNP6.1 code and FORTRAN 90 language are applied to determine the parameters for the two irradiation holes (NA-SW and NA-NW) in H-LPRR, and in particular its α and f parameters are compared to values of other research reactors. The results confirmed that the neutron irradiation holes in H-LPRR are designed to be sufficiently applied to neutron activation analysis, and its performance is comparable to that of foreign research reactors including the TRIGA MARK II.
Neutron Activation Analysis (NAA) and Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES) have been applied for the determination of inorganic elements in mud flat of south seaside in Korea. The analytical results of Al, Ca, Fe, Mg, K and Na by NAA were compared with those by ICP-AES. The results show that NAA is superior to ICP-AES for the determination of minor elements in sediment. Accordingly, NAA will play an important role in the analysis of environment samples such as mud flat and sediment having complex matrix.
The optimized design of a Neutron Activation Analysis (NAA) system, including Delayed Gamma NAA (DGNAA) and Prompt Gamma NAA (PGNAA), has been proposed in this research based on Mevex Linac with 5 MeV electron energy and 50 kW power as a neutron source. Based on the MCNPX 2.6 simulation, the optimized configuration contains; tungsten as an electron-photon converter, BeO as a photoneutron target, BeD2 and plexiglass as moderators, and graphite as a reflector and collimator, as well as lead as a gamma shield. The obtained thermal neutron flux at the beam port is equal to 2.06 × 109 (# /cm2.s). In addition, using the optimized neutron beam, the detection limit has been calculated for some elements such as H-1, B-10, Na-23, Al-27, and Ti-48. The HPGe Coaxial detector has been used to measure gamma rays emitted by nuclides in the sample. By the results, the proposed system can be an appropriate solution to measure the concentration and toxicity of elements in different samples such as food, soil, and plant samples.
This study was conducted to compare and evaluate the iodide specific ion electrode method (ISE) and neutron activation analysis method (NAA) for determining iodine in human milk and cow milk. The neutron irradiation and counting operations were carried out at the TRIGA Mark-III reactor facility of the Korea Atomic Energy Research Institute. The mean concentrations of iodine in human milk samples by the ISE and the NAA were 1450$\mu\textrm{g}$/L and 1350$\mu\textrm{g}$/L, respectively. The levels were not significantly different. In cow milk samples , the mean concentrations of iodine by the ISE and the NAA were 250$\mu\textrm{g}$.L and 200$\mu\textrm{g}$/L, respectively. here, the ISE reading was significantly higher than the NAA. reading. The correlations of the two methods were 0.92(p<0.001) for human milk samples and 0.65 for cow milk samples . The coefficient of variation was 8.3% in the ISE and 4.9% in the NAA. Therefore, the iodide specific ion electrode method is sample and fast method, but probably not in processed milk since free sulfhydryl groups in milk are also detected by the iodide electrode. However, these also indicate that the ISE method may be applicable to human milk and pasteurized milk if the conventional pasteurization time-temperature relationship of standards is not exceeded. On the other hand, the NAA method , which is independent of chemical forms and matrix, can be used for determining iodine in all kinds of milk and foods.
Mohammadzadeh, Mohammad;Ajami, Mona;shadeghipanah, Arash;Rezvanifard, Mehdi
Nuclear Engineering and Technology
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v.50
no.8
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pp.1349-1354
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2018
Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy (ICP-AES) is widely used for the determination of trace elements in geological samples in Iran. In this paper, we have calculated the detection limits of neutron activation analysis (NAA) for some of the common elements in such samples utilizing the ORIGEN and MCNP codes and verified the simulations using the experimental results of three soil standard reference materials, namely, G02.SRM, G18.SRM, and G28.SRM. The results show that while the detection limit of ICP-AES method is usually in the mg/kg range, it is represented to the ${\mu}g/kg$ range for most of the elements of interest using the NAA method, and the simulations can be verified in a tolerance range of 20%.
Background: The chemical characterization of metallic alloys and oxides is conventionally carried out by wet chemical analytical methods and/or instrumental methods. Instrumental neutron activation analysis (INAA) is capable of analyzing samples nondestructively. As a part of a chemical quality control exercise, Zircaloys 2 and 4, nimonic alloy, and zirconium oxide samples were analyzed by two INAA methods. The samples of alloys and oxides were also analyzed by inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES) and direct current Arc OES methods, respectively, for quality assurance purposes. The samples are important in various fields including nuclear technology. Methods: Samples were neutron irradiated using nuclear reactors, and the radioactive assay was carried out using high-resolution gamma-ray spectrometry. Major to trace mass fractions were determined using both relative and internal monostandard (IM) NAA methods as well as OES methods. Results: In the case of alloys, compositional analyses as well as concentrations of some trace elements were determined, whereas in the case of zirconium oxides, six trace elements were determined. For method validation, British Chemical Standard (BCS)-certified reference material 310/1 (a nimonic alloy) was analyzed using both relative INAA and IM-NAA methods. Conclusion: The results showed that IM-NAA and relative INAA methods can be used for nondestructive chemical quality control of alloys and oxide samples.
Neutron activation analysis based on $textsc{k}$$_{o}$-standardization method# ($textsc{k}$o-NAA) is Com as one of the most remarkable progresses of the NAA with advantages of experimental simplicity, high accuracy, excellent flexibility with respect to irradiation and counting conditions, and suitability for computerization. This study was carried out to determine the reactor neutron spectrum parameters, i.e. $\alpha$ and f as the main factors of irradiation quality at NAA #1 irradiation hole on HANARO research reactor, to evaluate peak detection efficiency of the gamma-ray spectrometer for the use in the $textsc{k}$$_{o}$ experiments and to compare the measured concentration results with the certified values of some SRMs applying the experimentally determined to-parameters.ers.
Ildiko Harsanyi;Andras Horvath;Zoltan Kis;Katalin Gmeling;Daria Jozwiak-Niedzwiedzka;Michal A. Glinicki;Laszlo Szentmiklosi
Nuclear Engineering and Technology
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v.55
no.3
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pp.1036-1044
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2023
The combination of MCNP6 and the FISPACT codes was used to predict inventories of radioisotopes produced by neutron exposure of a sample in a research reactor. The detailed MCNP6 model of the Budapest Research Reactor and the specific irradiation geometry of the NAA channel was established, while realistic material cards were specified based on concentrations measured by PGAA and NAA, considering the precursor elements of all significant radioisotopes. The energy- and spatial distributions of the neutron field calculated by MCNP6 were transferred to FISPACT, and the resulting activities were validated against those measured using neutron-irradiated small and bulky targets. This approach is general enough to handle different target materials, shapes, and irradiation conditions. A general agreement within 10% has been achieved. Moreover, the method can also be made applicable to predict the activation properties of the near-vessel concrete of existing nuclear installations or assist in the optimal construction of new nuclear power plant units.
Hair provides important information about the body's mineral status. Therefore, we have studied the trace elemental distribution in human hair under different inhalation and ingestion environment using neutron activation analysis (NAA). NAA is a powerful analytical method which can be used successfully to determine trace elements in environmental and biological materials. Total diet and six different herbal medicine were analysed to study ingestion environment. Airborne dust in foundry was analysed and compared with outdoor dust to study inhalation environment. Human hairs of common person, herbal medicine taker and foundry worker were analysed to estimate the trace elemental distribution of people under different inhalation and ingestion environment. Analytical results show that herbal medicines contain higher micronutrients such as Ca, Mg, Mn and Cu that total diet and airborne dust in foundry has high Cr. The concentration of Ca, Mg and Mn in hair of herbal medicine taker is two times higher than in hair of common person and Cr con-centration in hair of foundry worker is about three times higher than in hair of common person. These results show that NAA can be used importantly to monitor human health through biological and environmental samples.
In this research, first of all, the analytical methods for the determination of major elements in sediment have been developed with ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry). The analytical results of major elements (Al, Ca, K, Fe, Mg) with Cool ICP-MS were much better than those with normal ICP-MS. The analytical results were compared with those of NAA (Neutron Activation Analysis). NAA were a little superior to ICP-MS for the determination of major elements in sediment as a non-destructive trace analytical method. The analytical methods for the determination of minor elements (Cr, Ce, U, Co, Pb, As, Se) have been also developed with ICP-MS. The analytical results by standard calibration curve with ICP-MS were not accurate due to the matrix interferences. Thus, the internal standard method was applied, then the analytical results for minor elements with ICP-MS were greatly improved. The analytical results obtained by ICP-MS were compared with those obtained by NAA. It showed that the two analytical methods have great capabilities for the determination of minor elements in sediments. Accordingly, the NAA will play an important role in analysis of environment sample with complex matrix. ICP-MS also will play an important role because it has a great capability for the determination of Pb that could not be determined by NAA.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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